Uchambuzi wa Mbinu za Ugundishaji kwa Matukio ya Nyakati kwenye Transfomailya za Uchaguzi wa 35 kV

Mfumo wa Mabadiliko ya Msingi wa Umeme wa 35 kV: Tathmini na Usalama wa Matukio ya Kutumia Ardhi

Mabadiliko ya umeme wa 35 kV ni vifaa muhimu katika mifumo ya umeme, wana lengo la kutumia nishati ya umeme. Hata hivyo, wakati wa utendaji mrefu, matukio ya kutumia ardhi yamekuwa changamoto kubwa inayohusisha ustawi wa mabadiliko. Matukio ya kutumia ardhi huathiri ufanisi wa nishati na kuongeza gharama za huduma, na pia yanaweza kuleta matukio tofauti zaidi ya umeme.

Wakati vyombo vya umeme vinapoka, ukurasa wa matukio ya kutumia ardhi unajaribu kuongezeka, kwa hiyo inahitajika kuongeza tathmini na matibabu ya matukio katika usimamizi wa vyombo vya umeme. Ingawa kuna njia tofauti za tathmini sasa, bado kuna changamoto tekniki kama upungufu wa ufanisi wa kutambua na ukosefu wa kupatikana kwa matukio. Inahitajika kutafuta na kutumia teknolojia zaidi ya tathmini yenye ufanisi na uwepo wa matukio ili kuboresha ustawi wa kutumia vyombo na kukuhesabisha ustawi na amani ya mfumo wa umeme.

1 Tathmini ya Sababu na Sifa za Matukio ya Kutumia Ardhi kwenye Mabadiliko ya 35 kV

1.1 Sababu Zinazofanana za Matukio ya Kutumia Ardhi

Katika mabadiliko ya 35 kV, vyanzo vya kutetea vilivyotumika kati ya vibao viwili kwa kutetea. Hata hivyo, wakati wa utendaji mrefu, maeneo ya umeme na joto yanaweza kuongeza ukosefu wa uwezo wa kutetea, hasa katika mazingira ya kiwango cha juu na joto ambako uwezo wa kutetea unaweza kushuka haraka. Kama ukosefu unaendelea, uzito wa kutetea unachanganyikiwa, na kuingia kwa majengo ya kutetea yanaweza kujenga matukio ya kutumia ardhi sehemu zisizozingatwa.

Vyombo vya umeme vinapatikana ghafla wakati wa utendaji mrefu. Hasa katika mazingira ya kiwango cha juu cha ongezeko au upunguzo, ghafla inaweza kuleta upinduzi wa sehemu za msingi na madhibiti ya msingi. Madhibiti ya msingi yanayopungua au vyanzo vya kutetea vilivyovunjika yanaweza kuleta matukio ya kutumia ardhi. Uwekundu wa msingi wa mabadiliko unaweza pia kuwa sababu muhimu ya matukio ya kutumia ardhi. Wakati wa kutengeneza, ikiwa vibao vya silisini viwe na maganda, nyekundu isiyo sawa, au ustadi siyo sawa, kuvunjika kwa sehemu za kutetea inaweza kutokea. Vigezo hivi vinaonekana mara nyingi kwenye sehemu za kutumia ardhi ya mabadiliko. Wakati wa umeme ukizipanga kwenye msingi, kutokea kwa umeme kunaweza kutokea.

1.2 Sifa za Umeme na Hatari za Matukio

Sifa ya umeme ya pekee ya matukio ya kutumia ardhi ni ukongwa wa kiwango cha kutumia ardhi. Baada ya kutokea matukio, kiwango cha kutumia ardhi kawaida kinajihusisha na maudhui ya harmoniki, hasa katika eneo la juu zaidi ya 50 Hz. Wakati wa matukio, mwamba wa kiwango cha kutumia ardhi kawaida hunaelewa siyo sinusoidal, na kiwango cha harmoniki kinaelewa kuwa chenye ukubwa zaidi.

Sifa nyingine ya matukio ya kutumia ardhi ni kutokea kwa umeme. Baada ya kuvunjika kwa vyanzo vya kutetea, umeme unajifanya kwenye maeneo yanayovunjika, kuleta matukio ya corona na kutokea kwa umeme. Kutokea kwa umeme kawaida kinajitokeza kama mawimbi ya umeme yenye kiwango cha juu, na kiwango cha frekuensi kinaenda kati ya 3-30 MHz. Taarifa za umeme katika kiwango hiki yanaweza kutokolewa na kutathmini kwa kutumia transformers ya umeme yenye kiwango cha juu (HFCT).

Sifa nyingine ya umeme iliyotokana na matukio ya kutumia ardhi ni uongezaji wa joto. Kwa sababu ya upungufu wa eddy current kwenye sehemu ya matukio, joto kwenye sehemu fulani linaweza kuongezeka. Uongezaji wa huu joto si tu unavyovunja vyanzo vya kutetea, lakini pia unaweza kuleta joto la juu kwenye sehemu fulani ya msingi.

1.3 Athari za Matukio kwenye Utendaji wa Mabadiliko

Matukio ya kutumia ardhi yanaweza kuongeza kiwango cha kutumia ardhi, ambacho kwa wakati huo kunaweza kuongeza upungufu wa mabadiliko. Upungufu wa mabadiliko unajihusisha na upungufu wa eddy current na upungufu wa hysteresis. Wakati wa matukio, ukurasa wasio sawa wa umeme kwenye ndani ya mabadiliko unaweza kuongeza upungufu wa eddy current kwenye sehemu fulani. Hii si tu inaweza kupunguza ufanisi wa mabadiliko, lakini pia inaweza kuongeza gharama za kutumia. Upungufu wa mabadiliko unaweza kuongeza joto la mabadiliko, kwa hivyo kuathiri utendaji mrefu.

Kutokea kwa umeme na uongezaji wa joto iliyotokana na matukio ya kutumia ardhi yanaweza kusongeza ukosefu wa vyanzo vya kutetea ndani ya mabadiliko. Wakati wa ukosefu, uzito wa vyanzo vya kutetea unaweza kuongezeka, na uwezo wa kutetea kwa umeme kunaweza kushuka. Ikiwa kutetea kunapotea, inaweza kuleta matukio ya umeme sehemu fulani au zaidi ya matukio kamili.

Matukio ya kutumia ardhi si tu yanaweza kupunguza ufanisi wa umeme, bali pia yanaweza kuhusisha kimikalia ya mafuta ya mabadiliko. Wakati wa kutumia ardhi, kutokea kwa umeme na joto la juu linaweza kusongeza joto la ndani, kuleta mabadiliko ya mikalia yanayokuwa ndani ya mafuta, hasa kuongezeka kwa kiwango cha methane (CH4) na ethylene (C2H4).

2 Njia za Tathmini na Mulingano wa Fundi kwa Matukio ya Kutumia Ardhi

2.1 Njia Za Tathmini Za Kale

Njia ya resistance DC ni moja ya njia za tathmini za kale za matukio ya kutumia ardhi, inahusu kuchukua hatua ya kutathmini kwa kutumia resistance ya kutetea kati ya msingi na ardhi. Njia hii hutumia umeme DC na kuthibitisha uwiano wa umeme na voltage ili kutathmini resistance ya kutetea. Ingawa, resistance ya kutetea ya msingi inapaswa kuwa chenye kiwango cha juu; ikiwa resistance inapungua chini ya kiwango fulani, inaweza kuonyesha kuna matukio ya kutumia ardhi.

Hata, mtiririko wa DC hauezi kutosha kutambua namba za vifaa. Matokeo yake yanaweza tu kutaja ufanisi wa king'oro cha umbo lote na hayawezi kupata eneo la vifaa. Mtiririko huo pia una muda wa kuwa tangu wakati uking'oro kukua haijafanya athari kubwa katika mabadiliko ya utiririko, kufanya upatikanaji wa vifaa mapema asipofaa. Pia, mtiririko wa DC haunawezi kutoa taarifa zinazotokana na aina za vifaa, na sifa zinazozingatia vifaa hazitoshi kutambuliwa kutoka kwa data zilizopatikana.

Tathmini ya chromatography ya mafuta inatumia mabadiliko ya vipepeo vilivyovunjika katika mafuta ya transformer ili kutambua aina za vifaa. Viipepeo vilivyovunjika vilivyotokana na chenji, moto zaidi, au matukio mengine ya vifaa vya umeme ndovyoongezeka ndani ya transformer. Viipepeo vilivyohitajika ni methane (CH4), ethylene (C2H4), ethane (C2H6), na vyenye. Mabadiliko katika kiwango cha viipepeo vinaweza kutaja hali ya usimamizi wa transformer. 

Kutumia mabadiliko ya viipepeo vilivyovunjika katika mafuta na aina za vifaa, inawezekana kutambua mwanzoni mno ikiwa kuna vifaa vya grounding ya core katika transformer. Tathmini ya chromatography ya mafuta ina jibu la ukosefu wa haraka; baada ya vifaa kutokea, itachukua muda kwa viipepeo vilivyovunjika kuongezeka, kunywesha ubora wa tathmini ya vifaa. Pia, tathmini ya chromatography ya mafuta haionekani kutoa maeneo safi ya vifaa au sifa zetu zinazotokana, tu kushuhudia vifaa kwa mabadiliko ya viipepeo. Kwa vifaa madogo au yanayotokana na muda, tathmini ya chromatography ya mafuta inaweza kuwa na muda wa ukosefu na siwezi kutathmini haraka.

2.2 Teknolojia ya Utafutaji ya Vifaa ya Kibonye

Teknolojia ya kutathmini partial discharge ni moja inayegawanyika kwa kutumia transformers wa current wa high-frequency (HFCT), kutengeneza na kutathmini ishara za pulse za discharge kutokana na grounding ya core ili kutambua vifaa. Waktu vifaa vya grounding ya core vikitokea, partial discharge huunda ishara za current za high-frequency katika maeneo yenye uking'oro. Ishara hii za current mara nyingi zinaweza kutambuliwa kama kelele za high-frequency au ishara za pulse zinazoenda kati ya 3-30 MHz. 

Kutumia sensor za high-frequency current zilizowekwa juu ya grounding line ya transformer, ishara za partial discharge zinaweza kutengenezwa kwa haraka. Teknolojia hii inaweza kupata maeneo ya vifaa kwa ufanisi, ina sensitivity ya juu, na inaweza kutambua vifaa kwenye hatua ya mwanzo. Kutathmini partial discharge inaweza kutambua vifaa madogo tofauti kutokana na uking'oro wa muda au udhibiti wa nguvu, kutolea taarifa sahihi za vifaa. Kutenganisha ishara za partial discharge, umbo na mwenendo wa vifaa unaweza kutathmini, kunipa njia ya kutengeneza usimamizi au hatua za kuzuia.

Infrared thermal imaging technology hutathmini maeneo ya ongezeko la joto katika core kwa kutumia infrared thermal imagers ili kutambua ikiwa kuna vifaa vya grounding. Baada ya vifaa vya grounding vikitokea katika transformers, sarafu za eddy za maeneo mingi yanaweza kuongeza joto, hasa karibu na vifaa. Infrared thermal imaging technology inaweza kupata uongozaji wa joto wa haraka kwenye uso wa core na kutambua vifaa kwa tofauti za joto. Mara nyingi, ikiwa tofauti za joto zinazopita 10°C, maeneo hayo yanahitajika kutathmini zaidi. Faida ya teknolojia hii ni kwamba inaweza kutathmini mabadiliko ya joto bila maudhui, na ina haraka ya kutathmini, inayofaa kwa utafutaji wa haraka.

High-frequency current detection method hutumia Rogowski coils kutathmini mabadiliko ya current za high-frequency katika grounding lines, mara nyingi kwenye range ya 500 kHz hadi 2 MHz. Current hii za high-frequency zinavyundwa kutokana na discharge processes kutokana na vifaa vya grounding ya core. Kutumia ishara za current katika range hii, vifaa vinaweza kutambuliwa kwa ufanisi. Ingawa teknolojia hii ina sensitivity ya juu zaidi na inaweza kupata ishara za vifaa madogo sana. Kutumia Rogowski coils kwa kutathmini bila maudhui si tu inafanya kutengeneza rahisi lakini pia inaongeza ubora wa kutathmini. Teknolojia hii inafaa sana kwa maeneo yanayosumbuliwa kuanzia kwenye transformer na inaweza kutathmini online bila kutumaini vifaa.

3 Usimamizi wa Process ya Kutambua Vifaa na Tathmini ya Case

3.1 Maoni kwa Usimamizi wa Process ya Kubuni

Wakati wa kutambua vifaa vya grounding ya core, hatua ya kwanza inapaswa kuwa kutengeneza mapema kutumia infrared thermal imaging technology. Infrared thermal imagers zinaweza kupata maps za distribution ya joto kwenye uso wa transformer, kusaidia wale wanaotambua vifaa kupata maeneo ambayo yanaweza kuwa na ongezeko la joto. Mara tu maeneo yanayohitajika kutambuliwa, hatua ya pili inapaswa kuwa kutumia teknolojia za high-frequency current detection na partial discharge detection kwa kutambua vifaa kwa uhakika.

High-frequency current detection method hutengeneza mabadiliko ya grounding current katika band ya 500 kHz hadi 2 MHz kutumia Rogowski coils, kutambua maeneo ya vifaa vya grounding ya core kwa ufanisi. Partial discharge detection technology hutathmini ishara za pulse za discharge kwa haraka kutumia HFCT sensors, kutenganisha frequency na intensity za discharge ili kutambua maeneo ya vifaa kwa uhakika.

Baada ya kutathmini high-frequency current na partial discharge, hatua ya mwisho ni kutambua na kutathmini ubora wa vifaa kutumia tathmini ya chromatography ya mafuta. Kutumia viipepeo vilivyovunjika katika mafuta ya transformer, hasa mabadiliko ya kiwango cha methane (CH4), ethylene (C2H4), na viipepeo vingine, tabia ya vifaa yanaweza kutambuliwa zaidi. Kwa vifaa vya grounding ya core vilivyokuwa na umbo mkubwa, tathmini ya chromatography itapiga maelezo ya viipepeo vilivyokuwa na kiwango cha juu. Kutenganisha data ya tathmini ya chromatography na matokeo mengine ya kutathmini, inaweza kutambua impact ya vifaa kwa kutosha na kutolea sababu za usimamizi uliyofuata.

3.2 Tathmini ya Case Rasmi

Katika mchakato wa kutumia katika substation, watu wa usimamizi waliona grounding current iliyongezeka sana katika 35 kV distribution transformer, ikifanya kuwa zaidi ya thamani rasmi. Data ya monitoring ilionekana grounding current ilikuwa 5 A, pale thamani rasmi ya grounding current inaweza kuwa chini ya 100 mA. Changamoto ilikuwa kuwa ground current iliyongezeka sana, hakukuwa na maelezo ya kimataifa ya vifaa. Njia za kutathmini za umeme za zamani kama testing ya DC resistance na tathmini ya chromatography ya mafuta hakuweza kutolea maeneo safi ya vifaa.

Kwa kusuluhisha tatizo la grounding ya core ya transformer hii, wafanyakazi wa huduma walitumia teknolojia nyingi za diagnostic modern. Kwanza, waliweka kifaa cha FLIR T640 infrared thermal imager kwa ajili ya uchunguzi wa awali, kukabiliana na maeneo yenye ongezeko la joto katika core na vifaa viwili vingine. Kisha waliweka PD-Tech HFCT high-frequency current sensors kwa ajili ya kuangalia grounded current. Hatimaye, waliweka PD-Tech partial discharge detectors kwa ajili ya kutest na kutathmini ishara za discharge, kukabiliana na sehemu ya tatizo. Matokeo ya majaribio yameonyeshwa kwenye Jadro 1.

Jadro 1: Matokeo ya uchunguzi wa tatizo la transformer

Kulingana na matokeo ya uchunguzi wa kamera ya joto la mapaa, tofauti ya joto karibu na vifaa vya kuchepkana kwenye nyuma ilipata 12°C, zifuatazo kiwango cha kawaida, ukibainisha ujazo wa joto unayoweza kuwa hapa. Uchunguzi wa muda wa kutumia sensa za umeme wa kiwango cha juu ulionyesha umeme wa kupiga chini wa 5 A, ambayo ni kubwa sana kuliko kiwango cha kawaida cha 100 mA, inaonyesha kuwa hitilafu imeundwa ndani ya transforma. Uchunguzi wa kinga za upasuaji wa sehemu ilionyesha maudhui makubwa ya ishara za umeme wa kiwango cha juu katika eneo la kiwango cha 4.5-18 MHz, na nguvu ya upasuaji inajitolea polepole, inaonyesha kuwa nukta ya hitilafu inahusiana na vifaa vya kuchepkana kwenye nyuma na hitilafu inajitokeza.

Uthibitisho wa mwisho wa nukta ya hitilafu ulikuwa kwenye padu ya uzio wa vifaa vya kuchepkana kwenye nyuma. Mteremko wa chombo cha uzio ulikuwa umekuwa mzee kwa kutumika muda mrefu, kusababisha upungufu mdogo wa uzio uliyotarajihi hitilafu ya kupiga chini. Hatua za usimamizi wa hitilafu zilikuwa pamoja na kurudia padu ya uzio, na majaribio yaliyofuata yalihakikisha kuwa umeme wa kupiga chini umerudi kwenye kiwango sahihi, kukatiza hitilafu na kurudi kwenye utendaji wa ustawi wa vifaa.

Tukio hili linadaima kuwa teknolojia ya taswira ya joto la mapaa, teknolojia ya uchunguzi wa upasuaji wa sehemu, na teknolojia ya uchunguzi wa umeme wa kiwango cha juu zinaweza kuboresha ufanisi na uwazi wa udhibiti wa hitilafu za kupiga chini kwenye nyuma. Katika mifano ya kutumika na kujaza, watumiaji wanapaswa kutumia teknolojia hizi mara kwa mara kwa udhibiti wa pamoja ili kuhakikisha utendaji wa amani na ustawi wa transforma.

4 Muhtasari

Katika udhibiti wa hitilafu za kupiga chini kwenye nyuma, matumizi pamoja ya teknolojia nyingi za udhibiti za kisasa zinaweza kuboresha uwazi wa kupeleka nukta na ufanisi wa udhibiti. Kwa kutumia teknolojia za uchunguzi wa umeme wa kiwango cha juu, tathmini ya upasuaji wa sehemu, na teknolojia ya taswira ya joto la mapaa, hatari za vifaa zinaweza kutambuliwa mapema, na chanzo cha hitilafu kunaweza kutambuliwa kwa uhakika, kucheleweshwa muda wa kupunguza ustawi wa transforma.

Mamia ya mbele, kwa maendeleo na matumizi yasiyoishia za teknolojia mpya za uchunguzi, udhibiti na kujaza hitilafu za kupiga chini kwenye nyuma itakuwa rahisi zaidi na kwa uwazi, kuhakikisha ustawi na amani ya mifumo ya umeme.